CN102062956A - 窄带宽的可调谐光滤波器 - Google Patents

Abstract

一种窄带宽的可调谐光滤波器，包括：一光纤FP腔可调谐光滤波器，其第一光端口通过光纤与第一光纤耦合器的第一光端口连接，该第一光纤耦合器的另两个端口分别为参考光输入端和信号光输出端，参考光输入端与光纤连接，信号光输出端与光纤连接；一第二光纤耦合器，其第一光端口为信号光输入端，与光纤连接；其第二光端口通过光纤与光探测器的输入端连接，该光探测器将参考光转化为电信号，并通过第一电通道将电信号传送至控制电路；该第二光纤耦合器的第三光端口通过光纤与光纤FP腔可调谐光滤波器的第二光端口连接；一控制电路，该控制电路输出一个控制信号，通过第二电通道将控制信号加载在光纤FP腔可调谐光滤波器的一电极上。

Description

窄带宽的可调谐光滤波器

技术领域

本发明涉及光通信，光传感，光电子，以及其他一切应用到光波长锁定，光波长路由，光谱测量的领域，特别是指一种窄带宽的可调谐光滤波器。

背景技术

在光通信，光传感，光谱测量领域中，光滤波器作为其中的关键器件被广泛使用。可调谐光滤波器对一定范围内的特定波长具有实时选择通过的作用，是光通信和光传感中不可或缺的重要元件。

可调谐光滤波器种类繁多，其中光纤FP滤波器由于结构简单、可调谐范围大、滤波带宽窄，被广泛应用于光通信和光传感领域。光纤FP滤波器内部通常安装有压电晶体，通过调节压电晶体两端的电压，可以实现对光纤FP滤波器中心波长的调谐。然而，光纤FP滤波器即使工作在恒定电压下，仍然会由于应力、环境温度等原因滤波器腔长发生飘移，从而导致滤波器中心波长的不稳定。常用的光纤FP滤波器控制方法是将滤波后的信号光分出一路，利用这路信号反馈控制光纤FP滤波器，使滤波器的中心波长始终锁定在信号光功率最强的波长位置上。这种方法对于频率范围较小的信号光能起到较好的滤波作用，然而当信号光的频率范围大于滤波器的带宽，此方法无法实现滤波器中心波长稳定的调谐从而无法正常的滤波。

本发明将参考光通道和信号通道光相互分离，通过反馈技术，将滤波器中心波长锁定在参考光的波长上，不仅解决了光纤FP滤波器中心波长飘移的问题，而且可以实现滤波器中心波长稳定的调谐，得到了一种带宽窄、调谐范围大、滤波中心波长稳定的可调谐光滤波器。

发明内容

要解决的技术问题

本发明窄带宽的可调谐光滤波器，设计紧密结构，利用光纤耦合器将参考光通道和信号光通道相互分离，最终将滤波器中心波长锁定至参考光波长，同时实现对信号光的滤波。

技术方案一种窄带宽的可调谐光滤波器，包括：

一光纤FP腔可调谐光滤波器，其第一光端口通过光纤与第一光纤耦合器的第一光端口连接，该第一光纤耦合器的另两个端口分别为参考光输入端和信号光输出端，参考光输入端与光纤连接，信号光输出端与光纤连接；

一第二光纤耦合器，其第一光端口为信号光输入端，与光纤连接；其第二光端口通过光纤与光探测器的输入端连接，该光探测器将参考光转化为电信号，并通过第一电通道将电信号传送至控制电路；该第二光纤耦合器的第三光端口通过光纤与光纤FP腔可调谐光滤波器的第二光端口连接；

一控制电路，该控制电路输出一个控制信号，通过第二电通道将控制信号加载在光纤FP腔可调谐光滤波器的一电极上。

其中光纤FP腔可调谐光滤波器的滤波带宽为1GHz。

其中通过调节光纤FP腔可调谐光滤波器的电极两端的电压，可以实现对其内部FP腔长度的调谐，从而实现对其滤波中心波长位置的调谐。

其中光纤FP腔可调谐光滤波器包含的第一、第二光端口中的一个光端口作为光的输入端而另一个光端口作为光的输出端使用，或将两个光端口同时作为光的输入端和输出端使用。

其中第二光纤耦合器为97％-3％耦合器，其第二光端口和第三光端口之间的传输功率比例为3％，其第一光端口与第三光端口之间的传输功率比例为97％。

其中第一光纤耦合器为50％-50％耦合器，其第一光端口与参考光输入端及信号光输出端之间的传输功率比例都为50％。

其中参考光和信号光同时经过光纤FP腔可调谐光滤波器、第二光纤耦合器和第一光纤耦合器，且参考光和信号光传播方向相反。

其中控制电路输出电信号至光纤FP腔可调谐光滤波器的电极，通过反馈控制，使光纤FP腔可调谐光滤波器的中心波长始终锁定在参考光的波长上。

其中利用第二光纤耦合器和第一光纤耦合器，使参考光和信号光在同一光路中反向传播后相互分离，当光纤FP腔可调谐光滤波器的中心波长锁定至参考光波长后，信号光可以被稳定的滤波且不受参考光影响。

本发明的有益效果是：通过反馈控制，光纤FP腔可调谐光滤波器的中心波长被锁定在参考光波长上，通过改变参考光的波长来实现对光纤FP腔可调谐光滤波器中心波长的调谐。通过光纤耦合器d和e，将信号光通道和参考光通道相互分离，使信号光和参考光互不影响，最终实现对信号光的稳定滤波。本发明不仅解决了光纤FP腔可调谐光滤波器中心波长在温度及应力等因素的影响下的飘移题，而且可以实现滤波器中心波长大范围的稳定的调谐，得到了一种带宽窄、调谐范围大、滤波中心波长稳定的可调谐光滤波器。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明窄带宽的可调谐光滤波器的功能结构原理示意图。

图2是本发明的产品操作面板示意图。

具体实施方式

图1描述了本发明原理；图2示意了本发明的具体产品操作面板，在实际使用本发明时，使用者将通过对此面板的直接操作使本发明发挥效用。

本发明提供的窄带宽的可调谐光滤波器，是基于利用参考光信号强度对光纤FP滤波器进行反馈控制从而在调节参考光频率的同时实现对滤波器中心波长的调谐；如图1所示，包括：一光纤FP腔可调谐光滤波器a，该光纤FP腔可调谐光滤波器a的滤波带宽为1GHz，决定了本发明为一种窄带宽的光滤波器；通过调节光纤FP腔可调谐光滤波器a的电极两端的电压，本发明可以调整FP腔可调谐光滤波器a内部FP腔的长度，从而实现对其滤波中心波长位置的调谐。本发明按功能可以划分为三个通道：参考光通道、信号光通道及电控制通道。参考光通道组成如下：光纤h和第一光纤耦合器e的参考光输入端s连接构成参考光的输入端；第一光纤耦合器e的第一光端口t与光纤FP腔可调谐光滤波器a的第一光端口o通过光纤l连接，使参考光功率的50％输入光纤FP腔可调谐光滤波器a；光纤FP腔可调谐光滤波器a的第二光端口n通过光纤k和第二光纤耦合器d的第三光端口q相互连接，然后通过第二光纤耦合器d的第二光端口p将经过滤波后的参考光功率的3％送入光探测器c。信号光通道组成如下：光纤i和第二光纤耦合器d的第一光端口r连接构成信号光的输入端；第二光纤耦合器d的第三光端口q与光纤FP腔可调谐光滤波器a的第二光端口n通过光纤k连接，使信号光功率的97％输入光纤FP腔可调谐光滤波器a；光纤FP腔可调谐光滤波器a的第一光端口o通过光纤l和第一光纤耦合器e的第一光端口t相互连接，然后通过第一光纤耦合器e的信号光输出端u和光纤g将经过滤波后的信号光功率的50％输出。电控制通道组成如下：光探测器c将参考光功率转化为电信号，并通过第一电通道f将电信号传送至控制电路b；控制电路b输出一个控制信号，通过第二电通道m将控制信号加载在光纤FP腔可调谐光滤波器a的一电极上。在本发明中，光纤FP腔可调谐光滤波器a的第一、第二光端口o和n同时作为参考光(信号光)的输入端和输出端使用，故参考光和信号光传播方向相反。参考光和信号光同时经过光纤FP腔可调谐光滤波器a、第二光纤耦合器d和第一光纤耦合器e，且利用第二光纤耦合器d和第一光纤耦合器e，使参考光和信号光在同一光路中反向传播后相互分离。光探测器c将参考光功率的变化转化为电信号，并通过第一电通道f将电信号传送至控制电路b，控制电路b输出一个合适的控制信号，通过第二电通道m将控制信号加载在光纤FP腔可调谐光滤波器a的电极上。通过反馈控制，滤波器中心波长被锁定在参考光波长上，锁定后，信号光可以被稳定的滤波且不受参考光影响，从而最终实现了对滤波器中心波长的调谐和对信号光的滤波。

应用时，对于带宽较宽、连续频率成分连续或间隔很窄的待滤波的信号光(如自发辐射噪声光源)，使用者首先需要选择外腔式可调谐激光器作为本发明的辅助设备，将外腔式可调谐光源作为参考光接入本发明的参考光输入端口(Ref)4(参阅图2)。然后按下自动搜索按钮(Auto search)7，或者通过手动控制按钮5(波长加)、6(波长减)调节滤波器中心波长位置。控制电路通过调节光纤FP腔可调谐光滤波器电极两端的电压，将滤波器中心波长锁定到参考光的波长上。液晶显示屏1实时显示滤波器的中心波长位置，波长增加显示灯8和波长减小显示灯9实时表示目前正在执行波长增加或波长减小。当滤波器中心波长锁定至参考光波长后，锁定显示灯10将被点亮，同时液晶显示屏1显示当前滤波器的中心波长。锁定完成后，可以将待滤波的信号光通过信号光输入端口2接入滤波器，滤波后的信号光从信号光输出端口3接出。通过以上的操作，本发明可以快速的将参考光的中心频率与光纤FP腔可调谐光滤波器a的滤波中心频率严格锁定，即利用频率稳定的参考光光源将原本不稳定的光纤FP腔可调谐光滤波器a的中心波长稳定下来，这样就克服了光纤FP腔可调谐光滤波器的滤波中心波长在应力及温度等因素的影响下飘移的问题。同时，使用者只需调节参考光的频率，即可快速的调节滤波中心波长至使用者想要的频率位置。对于带宽较窄、频率成分分散的信号光(比如使用者需要滤出FP激光器出射光的某一个纵模)，使用者无需使用任何辅助设备，只需将信号光接入参考光输入端口(Ref)4，信号光输入端口2作为滤波的输出端，信号光输出端口3闲置，即只利用本发明内部的参考光通道和电控制通道来实现滤波。然后通过手动控制按钮5(波长加)、6(波长减)调节滤波器中心波长位置至使用者希望滤波的频率位置附近，此时本发明将自动调节滤波中心波长从而将待滤波的光滤出，完成锁定滤波后，锁定显示灯10将被点亮，同时液晶显示屏1显示当前滤波器的中心波长。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种窄带宽的可调谐光滤波器，包括：

一光纤FP腔可调谐光滤波器，其第一光端口通过光纤与第一光纤耦合器的第一光端口连接，该第一光纤耦合器的另两个端口分别为参考光输入端和信号光输出端，参考光输入端与光纤连接，信号光输出端与光纤连接；

一第二光纤耦合器，其第一光端口为信号光输入端，与光纤连接；其第二光端口通过光纤与光探测器的输入端连接，该光探测器将参考光转化为电信号，并通过第一电通道将电信号传送至控制电路；该第二光纤耦合器的第三光端口通过光纤与光纤FP腔可调谐光滤波器的第二光端口连接；

一控制电路，该控制电路输出一个控制信号，通过第二电通道将控制信号加载在光纤FP腔可调谐光滤波器的一电极上。

2.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中光纤FP腔可调谐光滤波器的滤波带宽为1GHz。

3.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中通过调节光纤FP腔可调谐光滤波器的电极两端的电压，可以实现对其内部FP腔长度的调谐，从而实现对其滤波中心波长位置的调谐。

4.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中光纤FP腔可调谐光滤波器包含的第一、第二光端口中的一个光端口作为光的输入端而另一个光端口作为光的输出端使用，或将两个光端口同时作为光的输入端和输出端使用。

5.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中第二光纤耦合器为97％-3％耦合器，其第二光端口和第三光端口之间的传输功率比例为3％，其第一光端口与第三光端口之间的传输功率比例为97％。

6.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中第一光纤耦合器为50％-50％耦合器，其第一光端口与参考光输入端及信号光输出端之间的传输功率比例都为50％。

7.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中参考光和信号光同时经过光纤FP腔可调谐光滤波器、第二光纤耦合器和第一光纤耦合器，且参考光和信号光传播方向相反。

8.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中控制电路输出电信号至光纤FP腔可调谐光滤波器的电极，通过反馈控制，使光纤FP腔可调谐光滤波器的中心波长始终锁定在参考光的波长上。

9.根据权利要求1所述的窄带宽的可调谐光滤波器，其中利用第二光纤耦合器和第一光纤耦合器，使参考光和信号光在同一光路中反向传播后相互分离，当光纤FP腔可调谐光滤波器的中心波长锁定至参考光波长后，信号光可以被稳定的滤波且不受参考光影响。

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